氣槍氣泡動態(tài)特性及其對艦船的沖擊響應研究
發(fā)布時間：2021-01-02 03:24
氣泡動力學是流體力學中的一個重要分支,近年來人們發(fā)現一些之前沒有注意過的現象,比如氣泡減阻,氣泡降噪等應用開始讓人們對氣泡有了新的認識。從上世紀60年代開始,氣槍由于環(huán)保、穩(wěn)定等特色,逐漸成為海底資源勘探必備裝備。在軍用方面,由于氣槍的可控性較好,人們開始嘗試使用氣槍氣泡載荷代替炸藥載荷進行實船試驗。本文首先簡化氣槍模型,通過實驗,理論,數值等三個方面對國內外的研究進展進行了綜述,發(fā)現在氣泡動力學方面這三者均有了較多深入的研究。由于氣槍氣泡在國內外研究方法上大多基于球形氣泡方程,而另一方面隨著計算機技術的快速發(fā)展,邊界元法在氣泡動力學上表現出較大優(yōu)勢。因此,在不可壓縮勢流理論的假設下,本文分別建立了軸對稱邊界元氣泡模型和三維邊界元氣泡模型。針對氣槍氣泡,在上述模型基礎上通過改進邊界元方法中的不足,建立了完整的氣槍氣泡模型。首先修改狀態(tài)方程建立了單槍模型,該模型考慮了氣槍梭閥截流和氣槍內溫度對氣泡的影響;通過三維邊界元網格的“縫合”處理,本文建立了氣泡融合模型,實現了氣泡的融合過程,并探討了氣泡間距對融合、射流的影響,在此基礎上建立了相干槍模型。為了研究氣槍氣泡的動態(tài)特性,本文通過軸對稱...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
氣泡與邊界相互作用意圖
b w gdt為氣泡對流場做功的大小，即 δ W=bP dV ；本文下bubble，最終可得氣槍的狀態(tài)方程為( )p g v b bbb vC T C T m PV QTm C += 射速率，由于發(fā)射速率受到梭閥兩端空氣壓力以及較為復雜，Landr [11]將其簡化，認為氣槍是勻速向00dmmdtητ= 次都能完全發(fā)射，其中η 為氣體發(fā)射系數，其值一的物質量，可以通過氣體狀態(tài)方程(2-11)換算得到立非平衡態(tài)物質量的轉移速率方程，( )dtg ggm P PdmVκ = Vg都隨著時間變化，上式的計算結果如下圖所示，
壓力使用式(2-30)，不過遠場壓力不同于近場壓力波還需要考慮海面的虛反射，從中可以看到，壓力波遇到自由液面后會產生反射，其相位和原來的壓力波正好相差π ，極性相反，因此形成“鬼波”(reflection pulse)。虛反射壓力波和直達波的時間算公式如下，d 2 d1tc Δ = 圖 2.7 虛反射示意圖其中 c 為水中聲速。數值實現與計算流程H2d1d2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于勢流理論的氣槍氣泡遠場壓力子波特性研究[J]. 葉亞龍,李艷青,張阿漫. 物理學報. 2014(05)
[2]爆炸氣泡與艦船相互作用的相似性方法研究[J]. 王詩平,朱楓,吳超,張阿漫. 中國造船. 2012(02)
[3]氣泡與自由液面相互作用的實驗研究[J]. 張阿漫,王超,王詩平,程曉達. 物理學報. 2012(08)
[4]同相氣泡耦合特性實驗研究[J]. 王詩平,張阿漫,劉云龍,王超. 力學學報. 2012(01)
[5]考慮多種因素影響的海上地震勘探氣槍震源單槍子波數值模擬(英文)[J]. 李國發(fā),曹明強,陳浩林,倪成洲. Applied Geophysics. 2010(02)
[6]Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field[J]. 張阿漫,倪寶玉,宋炳月,姚熊亮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2010(04)
[7]水下爆炸氣泡融合動態(tài)特性研究[J]. 張阿漫,曾令玉,王詩平,楊樹濤,姚熊亮,聞雪友. 應用數學和力學. 2010(02)
[8]氣槍陣列遠場子波模擬與應用[J]. 陳浩林,倪成洲,邢筱君,李曉東,李希波,韋秀波,劉原英,袁學東. 石油地球物理勘探. 2008(06)
[9]氣槍震源理論與技術綜述(下)[J]. 陳浩林,全海燕,於國平,李維東,劉原英. 物探裝備. 2008(05)
[10]氣槍震源理論與技術綜述(上)[J]. 陳浩林,全海燕,於國平,李維東,劉原英. 物探裝備. 2008(04)
博士論文
[1]近場水下爆炸氣泡載荷及對結構毀傷試驗研究[D]. 崔杰.哈爾濱工程大學 2013
[2]水下粘性氣泡（空泡）運動和載荷特性研究[D]. 倪寶玉.哈爾濱工程大學 2012
[3]水中結構物附近爆炸氣泡運動特性研究[D]. 王詩平.哈爾濱工程大學 2011
[4]柱形裝藥氣泡動態(tài)特性及射流沖擊毀傷研究[D]. 黃超.哈爾濱工程大學 2011
[5]流體與結構砰擊的相似解與時域分析[D]. 許國冬.哈爾濱工程大學 2010
[6]范氏氣體下氣槍激發(fā)子波信號模擬研究[D]. 王立明.長安大學 2010
碩士論文
[1]氣槍震源子波研究及氣槍陣列性能優(yōu)化[D]. 羊慧.哈爾濱工程大學 2015
本文編號：2952556
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
氣泡與邊界相互作用意圖
b w gdt為氣泡對流場做功的大小，即 δ W=bP dV ；本文下bubble，最終可得氣槍的狀態(tài)方程為( )p g v b bbb vC T C T m PV QTm C += 射速率，由于發(fā)射速率受到梭閥兩端空氣壓力以及較為復雜，Landr [11]將其簡化，認為氣槍是勻速向00dmmdtητ= 次都能完全發(fā)射，其中η 為氣體發(fā)射系數，其值一的物質量，可以通過氣體狀態(tài)方程(2-11)換算得到立非平衡態(tài)物質量的轉移速率方程，( )dtg ggm P PdmVκ = Vg都隨著時間變化，上式的計算結果如下圖所示，
壓力使用式(2-30)，不過遠場壓力不同于近場壓力波還需要考慮海面的虛反射，從中可以看到，壓力波遇到自由液面后會產生反射，其相位和原來的壓力波正好相差π ，極性相反，因此形成“鬼波”(reflection pulse)。虛反射壓力波和直達波的時間算公式如下，d 2 d1tc Δ = 圖 2.7 虛反射示意圖其中 c 為水中聲速。數值實現與計算流程H2d1d2
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于勢流理論的氣槍氣泡遠場壓力子波特性研究[J]. 葉亞龍,李艷青,張阿漫. 物理學報. 2014(05)
[2]爆炸氣泡與艦船相互作用的相似性方法研究[J]. 王詩平,朱楓,吳超,張阿漫. 中國造船. 2012(02)
[3]氣泡與自由液面相互作用的實驗研究[J]. 張阿漫,王超,王詩平,程曉達. 物理學報. 2012(08)
[4]同相氣泡耦合特性實驗研究[J]. 王詩平,張阿漫,劉云龍,王超. 力學學報. 2012(01)
[5]考慮多種因素影響的海上地震勘探氣槍震源單槍子波數值模擬(英文)[J]. 李國發(fā),曹明強,陳浩林,倪成洲. Applied Geophysics. 2010(02)
[6]Numerical simulation of bubble breakup phenomena in anarrow flow field[J]. 張阿漫,倪寶玉,宋炳月,姚熊亮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2010(04)
[7]水下爆炸氣泡融合動態(tài)特性研究[J]. 張阿漫,曾令玉,王詩平,楊樹濤,姚熊亮,聞雪友. 應用數學和力學. 2010(02)
[8]氣槍陣列遠場子波模擬與應用[J]. 陳浩林,倪成洲,邢筱君,李曉東,李希波,韋秀波,劉原英,袁學東. 石油地球物理勘探. 2008(06)
[9]氣槍震源理論與技術綜述(下)[J]. 陳浩林,全海燕,於國平,李維東,劉原英. 物探裝備. 2008(05)
[10]氣槍震源理論與技術綜述(上)[J]. 陳浩林,全海燕,於國平,李維東,劉原英. 物探裝備. 2008(04)
博士論文
[1]近場水下爆炸氣泡載荷及對結構毀傷試驗研究[D]. 崔杰.哈爾濱工程大學 2013
[2]水下粘性氣泡（空泡）運動和載荷特性研究[D]. 倪寶玉.哈爾濱工程大學 2012
[3]水中結構物附近爆炸氣泡運動特性研究[D]. 王詩平.哈爾濱工程大學 2011
[4]柱形裝藥氣泡動態(tài)特性及射流沖擊毀傷研究[D]. 黃超.哈爾濱工程大學 2011
[5]流體與結構砰擊的相似解與時域分析[D]. 許國冬.哈爾濱工程大學 2010
[6]范氏氣體下氣槍激發(fā)子波信號模擬研究[D]. 王立明.長安大學 2010
碩士論文
[1]氣槍震源子波研究及氣槍陣列性能優(yōu)化[D]. 羊慧.哈爾濱工程大學 2015
本文編號：2952556
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